JP4030279B2 - スクロール流体機械 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の圧縮、膨張、及び圧送を行うスクロール流体機械、特に、ラップが形成する閉鎖空間を、使用条件に応じて異ならせて構成したことを特徴とするスクロール流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スクロール流体機械には、スクロール機構を駆動するために商用の交流電源が用いられ、この商用電源は周波数５０Ｈｚと６０Ｈｚとが存在する。商用電源の６０Ｈｚの場合は、スクロール機構を駆動する交流モータは５０Ｈｚより回転数が高くなり、所望の仕様をオーバーする結果となる。
【０００３】
よって、商用電源の周波数が異なってもインバーターを用いて回転数を所望の値に設定する方法が実施されているが、コストアップするという問題があった。
【０００４】
また、特許番号第２９７１６５２号公報には、ラップ部の先端側に設けられ、相手方の鏡板と摺接するシール部材の長さを使用条件、すなわち、商用電源の周波数に応じて変える技術が開示されている。
【０００５】
かかる技術は、回転数が高くなった場合に適合するために、固定スクロール及び旋回スクロールの形状を商用電源５０Ｈｚ及び６０Ｈｚともに同じものを用い、商用電源の５０Ｈｚに対応する前記シール部材の長さより６０Ｈｚの場合は前記シール部材の長さを短くしたものである。
【０００６】
このように構成すると、周波数が高く６０Ｈｚになると前記シール部材の最外周側が前記シール部材がない構成を採用するために、最外周側の圧縮室に閉じこめられる流体量が５０Ｈｚの場合より少なくなり、最終圧縮室の圧縮流体の圧力は５０Ｈｚの場合より低くなる。
【０００７】
よって、吐出口に逆止弁を介して連接されて圧力タンク側へ送られる最終圧縮室の圧縮流体は、該逆止弁を開放する所定圧力に至らないために、最終圧縮室を出た後は逆止弁と吐出口との間の吐出空間に留まることとなり、後続の最終圧縮室から吐出される圧縮流体と合体して、合体した圧縮流体が所定容積を有する前記空間内で圧縮流体の圧力が最終圧縮室からの吐出圧力以上に増加する過程で所定圧力となり、逆止弁を開放させることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、その最終圧縮室からの吐出圧力以上に増加する過程で、最終圧縮室は吐出口に望んで開放しているので、吐出圧力以上に増加した圧力流体は最終圧縮室に逆流し、最終圧縮室の圧力も上昇して、最終圧縮室以下の圧縮室はオーバーロードとなり、逆流した圧縮流体を再度圧縮することとなって、温度上昇が大きくなり、ベアリングの耐久性が低下し、圧縮効率が低下する。
【０００９】
上述の事情に鑑み、本発明は、ラップ部の先端側に設けられ、相手方の鏡板と摺接するシール部材の長さを使用条件によって異ならせることがないスクロール流体機械を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、ラップシール巻数を異ならせることなく、閉鎖空間容積を使用条件に応じて異ならせて構成したスクロール流体機械を提供することである。
また、本発明の他の目的は、ラップ頂面に刻設したチップシール溝の深さの異なる固定、及び旋回スクロールを複数用意し、使用条件に応じて一の固定、及び旋回スクロールを選択可能に構成したスクロール流体機械を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スクロール端板の外周側から流体を旋回スクロールラップと固定スクロールラップによって形成される閉鎖空間に取込み、閉鎖空間容積を縮小しつつ移動させて圧縮した圧縮流体を中心側の吐出口から吐出するスクロール流体機械において、
前記スクロール流体機械は、固定スクロール部組と本体ハウジング部組とモータハウジング部組とに分解され、前記本体ハウジング部組からは旋回スクロールが形成された旋回スクロール部組が取り外されるように構成され、旋回スクロールおよび固定スクロールのスクロールラップの巻数およびラップ頂面に設けられるチップシールの巻数が同一で圧縮比を変えずにスクロールラップの高さが異なる固定スクロールおよび旋回スクロールを駆動交流モータの電源周波数に応じて選択的に組付け可能に構成し、さらに前記モータの回転駆動軸はバランスウエイト部を有する継手を介して前記旋回スクロールに連結し、前記組付けられる旋回スクロールの形状に対応したバランスウエイトを有した継手に交換可能に構成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明によると、ラップシール巻数を異ならせることなく、スクロールラップの高さを異ならせることで閉鎖空間容積を使用条件に応じて異ならせて構成している。ここにおいて、「ラップシール巻数を異ならせることなく」とは、スクロールラップ頂面に配置されるチップシールの長さが同じであること、また、スクロールのチップシールをチップシール溝に配置した際に、吐出口側から外周側に向かって配置されたラップに配置されるチップシールの螺旋形状の角度が同じであることを意味する。
【００１２】
すなわち、スクロールラップの巻数は同じで、かつラップ頂面のチップシールの巻数が同じである。よって、圧縮比を異ならせることなく前記閉鎖空間容積を使用条件に応じて異ならせて構成しているので、閉鎖空間への取込流体は初段における取込流体量の割合が異なることがないので、圧縮比が同じで最終圧縮室の圧縮流体の量を異ならせることができる。したがって、旋回スクロールを駆動する交流モータの回転数が変化した場合には、その変化割合に相当するように前記閉鎖空間容積を異ならせることによって圧縮効率がよいスクロール流体機械を提供することができる。
【００１３】
また、その際に前記閉鎖空間は第１の使用条件と第２の使用条件の分数比と同一か大に設定することが望ましい。かかる技術手段によると、例えば、第１の使用条件が前記旋回スクロールを駆動する交流モータの電源周波数が６０Ｈｚであり、第２の使用条件が５０Ｈｚである場合、分数比は（６０／５０）＝１．２となり、第２の使用条件が５０Ｈｚのときに第１の使用条件６０Ｈｚに比べて１．２倍の閉鎖空間容積かそれよりも大きい閉鎖空間容積とすればよい。その際に、２倍を超えると交流モータ自体の仕様変更が必要となり、好ましくない。
【００１４】
（削除）
【００１５】
ここにおいて、「閉鎖空間」とは、固定スクロール、旋回スクロール、それらに配置したチップシールとによって気密に形成された空間を意味する。よって、閉鎖空間に流体を取り込むまではラップの高さに制限はないが、閉鎖空間として流体が取り込まれた位置にあるラップ高さは、使用条件に応じて異ならせるように構成したものである。
【００１６】
また、前記スクロールラップのラップ巻数を同一に設定しながら、スクロールラップ全域の前記ラップ高さを、使用条件に応じて異ならせても、閉鎖空間として流体が取り込まれた位置にあるラップ高さを、使用条件に応じて異ならせて構成してもよい。
【００１７】
また、その際に前記ラップ高さは第１の使用条件と第２の使用条件の分数比と同一か大に設定してもよい。
【００１８】
また、前記使用条件を第１の使用条件が前記旋回スクロールを駆動する交流モータの電源周波数が６０Ｈｚであり、第２の使用条件が５０Ｈｚである場合、前記ラップ高さを前記使用条件に応じて異ならせることが望ましい。
【００１９】
（削除）
【００２０】
（削除）
【００２１】
また、旋回スクロールと釣り合うバランスウエイトを複数用意し、使用条件に応じて、前記一のバランスウエイトを選択可能に構成する。かかる技術手段によると、選択された旋回スクロールに対応したバランスウエイトを組み込むことができる。
【００２２】
そして、前記のいずれの使用条件を選択しても圧縮比が略同じに設定する。圧縮比を略同じにすることによって圧縮効率を良好に得ることができる。
【００２３】
（削除）
【００２４】
また、前記スクロール端板に植立する端板側のラップ頂面に刻設したチップシール溝の深さの異なる固定、及び旋回スクロールを複数用意し、使用条件に応じて一の固定、及び旋回スクロールを選択可能に構成することが望ましい。使用条件によってチップシール溝の深さの異なる固定、及び旋回スクロールの組み合わせを選択して組み立てることができる。
【００２５】
また、前記旋回スクロールを取り付ける本体ハウジング部組とピンクランク軸を共通部材として設け、前記旋回スクロール端板側からのピンクランク軸端部を保持する保持部を前記本体ハウジング部組に設け、該保持部を介して選択された一の旋回スクロールを前記本体ハウジング部組に一体的に保持するように構成することが望ましい。
【００２６】
かかる技術手段によると、旋回スクロール端板側からのピンクランク軸端部を保持する保持部を本体ハウジング部組に設けているので、該ピンクランク軸端部を前記保持部に保持させて選択された一の旋回スクロールを一体的な部組品とすることができ、使用条件に対応した処理を容易に行うことができる。
【００２７】
また、前記本体ハウジング部組の開放側端面と旋回スクロール端面が同一面にあるように設定することが望ましい。
【００２８】
また、旋回スクロールのピンクランク軸を前記本体ハウジング部組側のピン軸受側に嵌合させるとともに、該ピン軸受側に、旋回スクロールをスラスト方向に移動させる位置調整部材を設け、該位置調整部材によって前記本体ハウジング部組開放端面と旋回スクロール鏡面を面一に調整可能に構成することも本発明の有効な手段である。
【００２９】
かかる技術手段によると、旋回スクロールを本体ハウジング部組側に組み込む際に、旋回スクロールをスラスト方向に移動させる位置調整部材を有しているので、本体ハウジング部組の開放端面と旋回スクロール鏡面を面一に位置調整ができ、クランク軸ケース開放端面を超えて旋回スクロール鏡面が突出して固定スクロールと組み合わせたときに両者が当接して、旋回スクロールの旋回駆動の障害となることがない。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施の形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００３１】
図１は、本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図、図２はスクロールと駆動部材との断面図、図３は、図２のＣ−Ｃ矢視図である。
図１において、スクロール流体機械は、背面に多数の冷却フィン４ｂを有する固定スクロール４、内部に旋回スクロールが配置される本体ハウジング１０、モータの回転駆動軸９を保持する支持部１２、モータハウジング１３とで構成される。
【００３２】
モータの回転駆動軸９は、左側は支持部１２に保持され、さらに左側は後述する回転軸用ボス部６１（図２）とベアリングを介して連結する端部７ａを有する継手７と嵌合している。
【００３３】
一方、固定スクロール４の端板の内側に、ほぼ円形の断面矩形状に凹設形成された摺動面４ｇが設けられ、該摺動面４ｇの中央部には圧縮流体を吐出する吐出口４ｄが開口されるとともに、該吐出口４ｄより大径の吐出開口４ｅが外部に向かって開設され、該吐出開口４ｅには吐出筒２３が配設されている。
【００３４】
摺動面４ｇには前記吐出口４ｄの近傍からラップ４ａが外周側に向かって螺旋状に植設され、そのラップ４ａの上方先端稜には凹溝（図４）が中央部から外周部に向かって凹設され、該溝内には相手側摺動面と接触して密閉状態を図るフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール２２が嵌入されている。
【００３５】
固定スクロール４には、連通孔１９を介して前記摺動面４ｇと連通する流体吸入口４ｃが前方に開口を有して開設されている。該吸入口４ｃが開設されている前面（固定スクロール背面）には複数の冷却フィン４ｂが図１上紙面垂直方向に植設され、そして、前記吐出開口４ｅが設けられる円筒部４ｈの外周面からも同じように図１上紙面垂直方向に冷却フィンが配置されている。
【００３６】
また、固定スクロール４の背面側には前記吐出開口４ｅに対応する位置に吐出開口２０ａが開設されたサイドカバー（蓋部材）２０が、冷却フィンの一部が太径に形成された取り付け部４ｋにより着脱可能に取付られている。前記取り付け部４ｋの先端に適宜円筒状のスペーサを挟んでサイドカバー２０を取り付けることにより固定スクロール側の冷却空間を調整し、冷却能率を向上させることができる。
【００３７】
また、固定スクロール４の内側面４ｍには、前記ラップ４ａの外周部を囲繞するように凹溝（図４）が凹設され、該溝内には相手側摺動面と接触して前記ラップ４ａ側にダストが侵入しないようにフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるダストシール２１が嵌入されている。
【００３８】
本体ハウジング１０内には、旋回スクロール５が配置され、その摺動面５ｇには固定スクロール４のラップ４ａと接触して流体を圧縮する密閉空間を形成するラップ５ａが植設されている。
そのラップ５ａの上方先端稜には凹溝（図６）が中央部から外周部に向かって凹設され、該溝内には相手側摺動面と接触して密閉状態を図るフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール２２が嵌入されている。
旋回スクロール５の背面側には図１の紙面上垂直方向に多数の冷却フィン５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅが配設されている。
【００３９】
図３に１点鎖線で示すように、前記冷却フィン５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅは、矢印２４で示す冷却風の流れる方向に沿って波型に形成され、そのうち前記冷却フィン５ｃ，５ｄ，５ｅは前記冷却フィン幅より大きい径寸法を有する受け部５１が設けられ、その受け部５１にはネジ孔（不図示）が設けられている。
【００４０】
また、前記旋回スクロール５の前記受け部５１に取り付けられる、旋回補助板（駆動部材）６はネジ止め（不図示）されている。該旋回補助板６には凹部６ａが設けられ、該凹部６ａ（図１）は前記継手７の偏心軸部７ａとベアリングを介して連結している。
そして、前記旋回補助板６の外周部には、前記本体ハウジング１０に一端が支持され、１２０゜ずつ円周方向３箇所に３対の自転防止機構（補助クランク部）１４の他端が支持され、該自転防止機構１４を介して前記旋回スクロール５が前記固定スクロール４とは偏心した回転中心を有して公転するように配置される。
【００４１】
また、図２に示すように、前記駆動部材６は、回転軸ボス部６１と、回転軸ボス部の前記円形状壁面の外側に、補助クランク用ボス部６０とを、両ボス部の円形状壁面間を離間した状態、すなわち、補助クランク用ボス部６０の外周６０Ａａと回転軸ボス部６１の外周６ｄとは壁面間を離間した状態で近接配置して構成しているので、スクロール流体機械を小型に構成することができる。
また、両ボス部の円形状壁面間を離間した状態で両ボス部を近接配置しているので、両ボス部の円形状壁面間が一体となって肉厚が厚くなり、その厚さに合わせて他の部分の肉厚を厚くして歪対策を行ったり重量が増加することがなく、小型のスクロール流体機械を構成することができる。
【００４２】
図３は図２のＣ−Ｃ矢視図であり、３箇所の補助クランク用ボス部６０のうちボス部６０Ａの裏面には４本の旋回スクロール冷却フィン５ｂ、及び受け部５１を有した冷却フィン５ｃが対応して当接し、ボス部６０Ｂ及び６０Ｃの裏面には３本の冷却フィン５ｂと２本の冷却フィン５ｄ，及び５ｅが対応して当接するように構成される。
尚、前記ボス部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの裏面に当接する旋回スクロールの冷却フィンは図３において上から下に延設してあってもよい。
【００４３】
また、回転軸用ボス部６１の裏面に対応する回転軸用ボス部６１の外周壁を意味する１点鎖線６ｄで囲まれた部分は、中央部に位置する２本の６ｂｈ，６ｂｈ以外は、図２に６ｃで示すように低く、旋回スクロールのラップ空間の圧縮発熱部（斜線部部分）からの旋回スクロールの冷却フィンとは当接せずに冷却空間が形成される。
【００４４】
本実施の形態は、上述のように、旋回スクロールに取り付けられる駆動部材６に、周方向３ケ所に補助クランク用ボス部６０を設け、それぞれの前記補助クランク用ボス部の一隅に前記旋回スクロールとの取り付け孔６０ａを設けているので、補助クランク用ボス部６０の裏面に旋回スクロールの冷却フィンを当接し、前記回転軸用ボス部対応部分の中央部にある冷却フィン６０ｂｈ，６０ｂｈが前記旋回スクロール側の冷却フィン頂部と当接して、取り付け孔６０ａにネジを挿入して旋回スクロールの冷却フィン頂部の取り付け部に取り付けることにより、前記旋回スクロールと駆動部材６は一体化することできる。
【００４５】
その際に、当接部分が３個の補助クランク用ボス部と中央部分であり、固着部分が中央部分から略等距離の補助クランク用ボス部であり、また、前記補助クランク用ボス部の背面とは複数の旋回スクロール用の冷却フィンと当接しているので、旋回スクロールは前記補助クランク用ボス部の背面を広い部分で当接保持することができ、強固に両者を一体化することができる。
【００４６】
そして、図３に示すように、駆動部材６の前記旋回スクロールへの取り付け孔６０ａは、前記回転軸ボス部中心と前記駆動部材中心とを結ぶ線を基準として左右対称位置に２個設けているので、取り付けの確実性が増すとともに、重量バランスも良く、動作が安定する。
【００４７】
上述したように本実施の形態は、前記補助クランク用ボス部の背面に当接する冷却フィンに前記駆動部材の取り付け部を設けているので、別に支柱を設けて該支柱に取り付ける必要はなく、旋回スクロール全体としての重量が軽減される。
【００４８】
また、前記固定スクロールは固定スクロールラップと反対側の面に固定スクロール冷却フィンが設けられるとともに、流体吸入孔と圧縮流体吐出孔とを除いて前記固定スクロール冷却フィンを覆う蓋部材が前記固定スクロールに取り外し可能に配置しているので、前記蓋部材を取り外しスペーサを介して蓋部材を固定スクロールに取り付けることにより固定スクロール側の冷却空間が増加し、冷却効率をさらに向上することができる。
【００４９】
次に、図４、図５及び図６を用いて、チップシール２２及びチップシール溝１７との関係を説明する。螺旋状に形成された固定スクロールラップ４ａの上方先端面にはチップシール溝（凹溝）１７が中央部から外周部に向かって凹設され、該溝内の吐出口４ｄ側から１／３距離ラップ端側に下がった位置に、図４に示すＤ部のごとく突起１７ａ，１７ａを設け、該溝内に相手側摺動面と接触して密閉状態を図るフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール２２が嵌入される。
【００５０】
また、図６に示すように、螺旋状に形成された旋回スクロールラップ５ａの上方先端面にはチップシール溝（凹溝）１８が中央部から外周部に向かって凹設され、固定スクロールラップ４ａと同じようにＦ部のごとく突起１８ａ，１８ａを設け、該溝内に相手側摺動面と接触して密閉状態を図るフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール２２が嵌入される。
【００５１】
これらの突起１７ａ，１７ａ及び１８ａ，１８ａによってチップシール２２は溝１７または１８内に挟持されるので、ラップが形成する密閉空間内に流体が圧縮されても高温によってチップシールが膨張して溝１７または１８の外側に膨出することがない。
【００５２】
次に、図４及び図５を用いて取込み流体の圧縮動作を説明する。図４において、空間Ｒ１は流体吸入口４ｃと連通する連通孔１９と連通しているので、空間Ｒ１が負圧になると常時流体を吸入する。
【００５３】
旋回スクロールラップ５ａの旋回によって、図５に示すように空間Ｔ１への流体の流入を規制した状態で、空間Ｓ１は流体吸入口４ｃと連通する連通孔１９と連通している。旋回スクロールラップ５ａが旋回して図４の状態となると、空間Ｓ１の流体は密閉空間Ｓ２に取り込まれる。
【００５４】
一方、図４において、旋回スクロールラップ５ａが旋回を始めると、空間Ｒ１の流体は、図５に示す空間Ｔ１に流入し始める。そして、流体の流入は旋回スクロールラップ５ａの壁面が対面する固定スクロール溝の壁面に当接して流入が規制されるまで続く。
【００５５】
図５の状態から旋回スクロールラップ５ａが旋回して図４の状態に至ると、Ｓ１空間の流体は密閉空間Ｓ２に、また、空間Ｔ１の流体は密閉空間Ｔ２に取り込まれる。
【００５６】
密閉空間Ｓ２及び密閉空間Ｔ２に取り込まれた圧縮流体は、旋回スクロールラップ５ａの旋回によってＳ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８と圧縮され、また、Ｔ２→Ｔ３→Ｔ４→Ｔ５→Ｔ６→Ｔ７→Ｔ８と圧縮されて、吐出口４ｄから吐出される。
【００５７】
また、本実施の形態は、図８に示すように、固定スクロール部組２８、本体ハウジング部組２９、及びモータハウジング部組３０に分解することができる。
【００５８】
図７は、図１の左側面図である。ナット１５を軸ネジ１６から外すと図８のごとく本体ハウジング（クランク軸ケース）１０側から取り外すことができる。
また、ナット１５を軸ネジ１１から外すと図８のごとく本体ハウジング部組２９はモータハウジング側部組３０から取り外すことができる。
【００５９】
本体ハウジング部組２９は、旋回スクロール５に固着された旋回補助板６に、一端軸３６を回転可能に保持された自転防止機構１４のクランク軸の他端軸３１を回転可能に保持部３５によって保持している。該他端軸３１はベアリングに挿入され、ネジ３２によって抜け止めされ、該ネジ３２はクランク軸カバー３３によって被蓋されている。
【００６０】
よって、クランク軸カバー３３を保持部３５から取り外して、ネジ３２をクランク軸の他端軸３１から取り外すと、旋回スクロール５及び旋回補助板６とが一体となった旋回スクロール部組を本体ハウジング部組２９から取り外すことができる。
【００６１】
また、旋回スクロール部組を本体ハウジング部組２９に取り付けるには、クランク軸の他端軸３１にワッシャ３７を入れてネジ３２を止めることによって旋回スクロール５のスラスト方向の位置調整を行うことができる。自転防止機構保持部３５，ベアリング３８及びワッシャ３７、ネジ３２等で旋回スクロール５の位置調整部材を構成する。
【００６２】
すなわち、クランク軸ケース開放端面１０ｂと旋回スクロール鏡面５ｇを面一に位置調整ができ、クランク軸ケース開放端面１０ｂを超えて旋回スクロール鏡面５ｇが固定スクロール４側に突出して固定スクロール４と組み合わせたときに両者が当接して、旋回スクロール５の旋回駆動の障害となることがない。
【００６３】
また、モータハウジング側部組３０は、モータの回転駆動軸９を保持する支持部１２とモータハウジング１３とで構成され、モータの回転駆動軸９はバランスウエイト部７ｅを有する継手７と嵌合している。この継手７は図９（ａ）に示すようにモータ回転駆動軸９の先端部９ａにはキー溝９ｂが設けられ、該キー溝９ｂには回転止めのキー８が嵌合され、該回転駆動軸の先端部９ａは継手７の開口孔７ｄに挿入して、キー８は継手７のキー溝７ｃに挿入され、ネジ孔７ｂ，７ｂにイモビス２７，２７によって固着される。
【００６４】
よって、イモビス２７，２７を取り外すことによって簡単にモータ回転駆動軸９の先端部９ａから継手７を取り外すことができ、継手７の交換が容易に行われ、旋回スクロール、固定スクロールを形状が異なる組み合わせのスクロール機構を用いた場合には、該スクロール機構の容積が異なり、故にバランスウエイトの重量が異なることとなるが、バランスウエイトの交換を容易に行うことができる。
【００６５】
上述したように本実施の形態は、前記スクロールラップのラップ巻数を同一に設定しながら、前記密閉空間を形成する固定スクロールラップ及び旋回スクロールラップの鏡面からのスクロールラップに全域のラップ高さＨＲを、使用条件に応じて異ならせて構成している。
しかしながら、前記「閉鎖空間」とは、固定スクロール、旋回スクロール、それらに配置したチップシールとによって気密に形成された空間を意味する。よって、これのみに限定されるものではなく、閉鎖空間に流体を取り込むまではラップの高さに制限はない。そして、閉鎖空間として流体が取り込まれた位置にあるラップ高さは、使用条件に応じて異ならせるように構成してもよい。
【００６６】
そして、前記使用条件を第１の使用条件が前記旋回スクロールを駆動する交流モータの電源周波数が６０Ｈｚであり、第２の使用条件が５０Ｈｚである場合、前記ラップ高さを前記使用条件に応じて異ならせることが望ましい。かかる技術手段によると、例えば、第１の使用条件が前記旋回スクロールを駆動する交流モータの電源周波数が６０Ｈｚであり、第２の使用条件が５０Ｈｚである場合、分数比は（６０／５０）＝１．２となり、第２の使用条件が５０Ｈｚのときに第１の使用条件６０Ｈｚに比べて１．２倍の閉鎖空間容積かそれよりも大きい閉鎖空間容積とすればよい。その際に、２倍を超えると交流モータ自体の仕様変更が必要となり、好ましくない。
【００６７】
本実施の形態は、前記ラップが、同一のラップ巻数で、ラップ高さのみが異なるラップを用意し、使用条件に応じて、閉鎖空間容積またはラップ高さを異なる一のラップを選択可能に構成したので、組立工程において、使用条件に応じて選択して組み立てることができる。
【００６８】
また、本実施の形態は、旋回スクロール５と釣り合うバランスウエイト７ｅを複数用意し、使用条件に応じて、前記一のバランスウエイトを選択可能に構成しているので、選択された旋回スクロールに対応したバランスウエイトを組み込むことができる。
【００６９】
そして、前記のいずれの使用条件を選択しても圧縮比が略同じであるために、圧縮効率を良好に得ることができる。
【００７０】
図１０はチップシール及びラップのチップシール溝の形状の他の実施形態を示す図である。吐出口側のチップシールの高さＨ１をスクロール端板外周側のチップシールの高さＨ２より大きくしたものである。（ａ）はＨ２の高さとＨ１の高さを段で接続しているのに対して、（ｂ）は傾斜面で接続したものである。
【００７１】
本実施の形態は、このように構成しているので、モータの回転数を変更するような場合、例えば、５０サイクルの交流電源用のスクロール機構を６０サイクルの交流電源用にする場合は、モータの回転数が速くなり、単位時間当たりのモータ回転数が多くなってチップシールの摩耗が増加する。その摩耗は、高熱が発生する吐出口側に多くなるので、吐出口側のチップシールの高さＨ１をスクロール端板外周側のチップシールの高さＨ２より大きくすることによって摩耗した分を補償するものである。
【００７２】
また、図１０には、前記スクロール端板に植立する端板側のラップ頂面に刻設したチップシール溝１７（１８）が外周側から吐出口側に向かって深さの異なる固定、及び旋回スクロールが開示されているが、チップシール溝の深さの異なる固定、及び旋回スクロールを複数用意し、使用条件に応じて一の固定、及び旋回スクロールを選択可能に構成することによって、使用条件によってチップシール溝の深さの異なる固定、及び旋回スクロールの組み合わせを選択して組み立てることができる。
【００７３】
本実施の形態によると、ラップシール巻数を異ならせることなく、前記閉鎖空間容積を使用条件に応じて異ならせて構成している。そして、「ラップシール巻数を異ならせることなく」とは、スクロールラップ頂面に配置されるチップシールの長さが同じであること、また、スクロールのチップシールをチップシール溝に配置した際に、吐出口側から外周側に向かって配置されたラップに配置されるチップシールの螺旋形状の角度が同じであることを意味する。
【００７４】
すなわち、スクロールラップの巻数は同じで、かつラップ頂面のチップシールの巻数が同じである。よって、圧縮比を異ならせることなく前記閉鎖空間容積を使用条件に応じて異ならせて構成しているので、閉鎖空間への取込流体は初段における取込流体量の割合が異なることがないので、圧縮比が同じで最終圧縮室の圧縮流体の量を異ならせることができる。したがって、旋回スクロールを駆動する交流モータの回転数が変化した場合には、その変化割合に相当するように前記閉鎖空間容積を異ならせることによって圧縮効率のよいスクロール流体機械を提供することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、圧縮比を異ならせることなく前記閉鎖空間容積を使用条件に応じて異ならせて構成しているので、閉鎖空間への取込流体は初段における取込流体量の割合が異なることがないので、圧縮比が同じで最終圧縮室の圧縮流体の量を異ならせることができ、旋回スクロールを駆動する交流モータの回転数が変化した場合には、その変化割合に相当するように前記閉鎖空間容積を異ならせることによって圧縮効率のよいスクロール流体機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図である。
【図２】 スクロールと駆動部材との断面図である。
【図３】 図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】 図１のＡ−Ａ断面図である。
【図５】 図１のＡ−Ａ断面図である。
【図６】 図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】 図１の左側面図である。
【図８】 スクロール流体機械の部分分解図である。
【図９】 継手部分の説明図である。
【図１０】 チップシールの他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
４ 固定スクロール
５ 旋回スクロール
１０ 本体ハウジング
１７，１８ 固定スクロールラップ溝
２２ チップシール（ラップシール）
２８ 固定スクロール部組
２９ 本体ハウジング部組（クランク軸ケース）
３０ モータハウジング部組
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の圧縮、膨張、及び圧送を行うスクロール流体機械、特に、ラップが形成する閉鎖空間を、使用条件に応じて異ならせて構成したことを特徴とするスクロール流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スクロール流体機械には、スクロール機構を駆動するために商用の交流電源が用いられ、この商用電源は周波数５０Ｈｚと６０Ｈｚとが存在する。商用電源の６０Ｈｚの場合は、スクロール機構を駆動する交流モータは５０Ｈｚより回転数が高くなり、所望の仕様をオーバーする結果となる。
【０００３】
よって、商用電源の周波数が異なってもインバーターを用いて回転数を所望の値に設定する方法が実施されているが、コストアップするという問題があった。
【０００４】
また、特許番号第２９７１６５２号公報には、ラップ部の先端側に設けられ、相手方の鏡板と摺接するシール部材の長さを使用条件、すなわち、商用電源の周波数に応じて変える技術が開示されている。
【０００５】
かかる技術は、回転数が高くなった場合に適合するために、固定スクロール及び旋回スクロールの形状を商用電源５０Ｈｚ及び６０Ｈｚともに同じものを用い、商用電源の５０Ｈｚに対応する前記シール部材の長さより６０Ｈｚの場合は前記シール部材の長さを短くしたものである。
【０００６】
このように構成すると、周波数が高く６０Ｈｚになると前記シール部材の最外周側が前記シール部材がない構成を採用するために、最外周側の圧縮室に閉じこめられる流体量が５０Ｈｚの場合より少なくなり、最終圧縮室の圧縮流体の圧力は５０Ｈｚの場合より低くなる。
【０００７】
よって、吐出口に逆止弁を介して連接されて圧力タンク側へ送られる最終圧縮室の圧縮流体は、該逆止弁を開放する所定圧力に至らないために、最終圧縮室を出た後は逆止弁と吐出口との間の吐出空間に留まることとなり、後続の最終圧縮室から吐出される圧縮流体と合体して、合体した圧縮流体が所定容積を有する前記空間内で圧縮流体の圧力が最終圧縮室からの吐出圧力以上に増加する過程で所定圧力となり、逆止弁を開放させることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、その最終圧縮室からの吐出圧力以上に増加する過程で、最終圧縮室は吐出口に望んで開放しているので、吐出圧力以上に増加した圧力流体は最終圧縮室に逆流し、最終圧縮室の圧力も上昇して、最終圧縮室以下の圧縮室はオーバーロードとなり、逆流した圧縮流体を再度圧縮することとなって、温度上昇が大きくなり、ベアリングの耐久性が低下し、圧縮効率が低下する。
【０００９】
上述の事情に鑑み、本発明は、ラップ部の先端側に設けられ、相手方の鏡板と摺接するシール部材の長さを使用条件によって異ならせることがないスクロール流体機械を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、ラップシール巻数を異ならせることなく、閉鎖空間容積を使用条件に応じて異ならせて構成したスクロール流体機械を提供することである。
また、本発明の他の目的は、ラップ頂面に刻設したチップシール溝の深さの異なる固定、及び旋回スクロールを複数用意し、使用条件に応じて一の固定、及び旋回スクロールを選択可能に構成したスクロール流体機械を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スクロール端板の外周側から流体を旋回スクロールラップと固定スクロールラップによって形成される閉鎖空間に取込み、閉鎖空間容積を縮小しつつ移動させて圧縮した圧縮流体を中心側の吐出口から吐出するスクロール流体機械において、
前記スクロール流体機械は、固定スクロール部組と本体ハウジング部組とモータハウジング部組とに分解され、前記本体ハウジング部組からは旋回スクロールが形成された旋回スクロール部組が取り外されるように構成され、旋回スクロールおよび固定スクロールのスクロールラップの巻数およびラップ頂面に設けられるチップシールの巻数が同一で圧縮比を変えずにスクロールラップの高さが異なる固定スクロールおよび旋回スクロールを駆動交流モータの電源周波数に応じて選択的に組付け可能に構成し、さらに前記モータの回転駆動軸はバランスウエイト部を有する継手を介して前記旋回スクロールに連結し、前記組付けられる旋回スクロールの形状に対応したバランスウエイトを有した継手に交換可能に構成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明によると、ラップシール巻数を異ならせることなく、スクロールラップの高さを異ならせることで閉鎖空間容積を使用条件に応じて異ならせて構成している。ここにおいて、「ラップシール巻数を異ならせることなく」とは、スクロールラップ頂面に配置されるチップシールの長さが同じであること、また、スクロールのチップシールをチップシール溝に配置した際に、吐出口側から外周側に向かって配置されたラップに配置されるチップシールの螺旋形状の角度が同じであることを意味する。
【００１２】
すなわち、スクロールラップの巻数は同じで、かつラップ頂面のチップシールの巻数が同じである。よって、圧縮比を異ならせることなく前記閉鎖空間容積を使用条件に応じて異ならせて構成しているので、閉鎖空間への取込流体は初段における取込流体量の割合が異なることがないので、圧縮比が同じで最終圧縮室の圧縮流体の量を異ならせることができる。したがって、旋回スクロールを駆動する交流モータの回転数が変化した場合には、その変化割合に相当するように前記閉鎖空間容積を異ならせることによって圧縮効率がよいスクロール流体機械を提供することができる。
【００１３】
また、その際に前記閉鎖空間は第１の使用条件と第２の使用条件の分数比と同一か大に設定することが望ましい。かかる技術手段によると、例えば、第１の使用条件が前記旋回スクロールを駆動する交流モータの電源周波数が６０Ｈｚであり、第２の使用条件が５０Ｈｚである場合、分数比は（６０／５０）＝１．２となり、第２の使用条件が５０Ｈｚのときに第１の使用条件６０Ｈｚに比べて１．２倍の閉鎖空間容積かそれよりも大きい閉鎖空間容積とすればよい。その際に、２倍を超えると交流モータ自体の仕様変更が必要となり、好ましくない。
【００１４】
（削除）
【００１５】
ここにおいて、「閉鎖空間」とは、固定スクロール、旋回スクロール、それらに配置したチップシールとによって気密に形成された空間を意味する。よって、閉鎖空間に流体を取り込むまではラップの高さに制限はないが、閉鎖空間として流体が取り込まれた位置にあるラップ高さは、使用条件に応じて異ならせるように構成したものである。
【００１６】
また、前記スクロールラップのラップ巻数を同一に設定しながら、スクロールラップ全域の前記ラップ高さを、使用条件に応じて異ならせても、閉鎖空間として流体が取り込まれた位置にあるラップ高さを、使用条件に応じて異ならせて構成してもよい。
【００１７】
また、その際に前記ラップ高さは第１の使用条件と第２の使用条件の分数比と同一か大に設定してもよい。
【００１８】
また、前記使用条件を第１の使用条件が前記旋回スクロールを駆動する交流モータの電源周波数が６０Ｈｚであり、第２の使用条件が５０Ｈｚである場合、前記ラップ高さを前記使用条件に応じて異ならせることが望ましい。
【００１９】
（削除）
【００２０】
（削除）
【００２１】
また、旋回スクロールと釣り合うバランスウエイトを複数用意し、使用条件に応じて、前記一のバランスウエイトを選択可能に構成する。かかる技術手段によると、選択された旋回スクロールに対応したバランスウエイトを組み込むことができる。
【００２２】
そして、前記のいずれの使用条件を選択しても圧縮比が略同じに設定する。圧縮比を略同じにすることによって圧縮効率を良好に得ることができる。
【００２３】
（削除）
【００２４】
また、前記スクロール端板に植立する端板側のラップ頂面に刻設したチップシール溝の深さの異なる固定、及び旋回スクロールを複数用意し、使用条件に応じて一の固定、及び旋回スクロールを選択可能に構成することが望ましい。使用条件によってチップシール溝の深さの異なる固定、及び旋回スクロールの組み合わせを選択して組み立てることができる。
【００２５】
また、前記旋回スクロールを取り付ける本体ハウジング部組とピンクランク軸を共通部材として設け、前記旋回スクロール端板側からのピンクランク軸端部を保持する保持部を前記本体ハウジング部組に設け、該保持部を介して選択された一の旋回スクロールを前記本体ハウジング部組に一体的に保持するように構成することが望ましい。
【００２６】
かかる技術手段によると、旋回スクロール端板側からのピンクランク軸端部を保持する保持部を本体ハウジング部組に設けているので、該ピンクランク軸端部を前記保持部に保持させて選択された一の旋回スクロールを一体的な部組品とすることができ、使用条件に対応した処理を容易に行うことができる。
【００２７】
また、前記本体ハウジング部組の開放側端面と旋回スクロール端面が同一面にあるように設定することが望ましい。
【００２８】
また、旋回スクロールのピンクランク軸を前記本体ハウジング部組側のピン軸受側に嵌合させるとともに、該ピン軸受側に、旋回スクロールをスラスト方向に移動させる位置調整部材を設け、該位置調整部材によって前記本体ハウジング部組開放端面と旋回スクロール鏡面を面一に調整可能に構成することも本発明の有効な手段である。
【００２９】
かかる技術手段によると、旋回スクロールを本体ハウジング部組側に組み込む際に、旋回スクロールをスラスト方向に移動させる位置調整部材を有しているので、本体ハウジング部組の開放端面と旋回スクロール鏡面を面一に位置調整ができ、クランク軸ケース開放端面を超えて旋回スクロール鏡面が突出して固定スクロールと組み合わせたときに両者が当接して、旋回スクロールの旋回駆動の障害となることがない。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施の形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００３１】
図１は、本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図、図２はスクロールと駆動部材との断面図、図３は、図２のＣ−Ｃ矢視図である。
図１において、スクロール流体機械は、背面に多数の冷却フィン４ｂを有する固定スクロール４、内部に旋回スクロールが配置される本体ハウジング１０、モータの回転駆動軸９を保持する支持部１２、モータハウジング１３とで構成される。
【００３２】
モータの回転駆動軸９は、左側は支持部１２に保持され、さらに左側は後述する回転軸用ボス部６１（図２）とベアリングを介して連結する端部７ａを有する継手７と嵌合している。
【００３３】
一方、固定スクロール４の端板の内側に、ほぼ円形の断面矩形状に凹設形成された摺動面４ｇが設けられ、該摺動面４ｇの中央部には圧縮流体を吐出する吐出口４ｄが開口されるとともに、該吐出口４ｄより大径の吐出開口４ｅが外部に向かって開設され、該吐出開口４ｅには吐出筒２３が配設されている。
【００３４】
摺動面４ｇには前記吐出口４ｄの近傍からラップ４ａが外周側に向かって螺旋状に植設され、そのラップ４ａの上方先端稜には凹溝（図４）が中央部から外周部に向かって凹設され、該溝内には相手側摺動面と接触して密閉状態を図るフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール２２が嵌入されている。
【００３５】
固定スクロール４には、連通孔１９を介して前記摺動面４ｇと連通する流体吸入口４ｃが前方に開口を有して開設されている。該吸入口４ｃが開設されている前面（固定スクロール背面）には複数の冷却フィン４ｂが図１上紙面垂直方向に植設され、そして、前記吐出開口４ｅが設けられる円筒部４ｈの外周面からも同じように図１上紙面垂直方向に冷却フィンが配置されている。
【００３６】
また、固定スクロール４の背面側には前記吐出開口４ｅに対応する位置に吐出開口２０ａが開設されたサイドカバー（蓋部材）２０が、冷却フィンの一部が太径に形成された取り付け部４ｋにより着脱可能に取付られている。前記取り付け部４ｋの先端に適宜円筒状のスペーサを挟んでサイドカバー２０を取り付けることにより固定スクロール側の冷却空間を調整し、冷却能率を向上させることができる。
【００３７】
また、固定スクロール４の内側面４ｍには、前記ラップ４ａの外周部を囲繞するように凹溝（図４）が凹設され、該溝内には相手側摺動面と接触して前記ラップ４ａ側にダストが侵入しないようにフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるダストシール２１が嵌入されている。
【００３８】
本体ハウジング１０内には、旋回スクロール５が配置され、その摺動面５ｇには固定スクロール４のラップ４ａと接触して流体を圧縮する密閉空間を形成するラップ５ａが植設されている。
そのラップ５ａの上方先端稜には凹溝（図６）が中央部から外周部に向かって凹設され、該溝内には相手側摺動面と接触して密閉状態を図るフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール２２が嵌入されている。
旋回スクロール５の背面側には図１の紙面上垂直方向に多数の冷却フィン５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅが配設されている。
【００３９】
図３に１点鎖線で示すように、前記冷却フィン５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅは、矢印２４で示す冷却風の流れる方向に沿って波型に形成され、そのうち前記冷却フィン５ｃ，５ｄ，５ｅは前記冷却フィン幅より大きい径寸法を有する受け部５１が設けられ、その受け部５１にはネジ孔（不図示）が設けられている。
【００４０】
また、前記旋回スクロール５の前記受け部５１に取り付けられる、旋回補助板（駆動部材）６はネジ止め（不図示）されている。該旋回補助板６には凹部６ａが設けられ、該凹部６ａ（図１）は前記継手７の偏心軸部７ａとベアリングを介して連結している。
そして、前記旋回補助板６の外周部には、前記本体ハウジング１０に一端が支持され、１２０゜ずつ円周方向３箇所に３対の自転防止機構（補助クランク部）１４の他端が支持され、該自転防止機構１４を介して前記旋回スクロール５が前記固定スクロール４とは偏心した回転中心を有して公転するように配置される。
【００４１】
また、図２に示すように、前記駆動部材６は、回転軸ボス部６１と、回転軸ボス部の前記円形状壁面の外側に、補助クランク用ボス部６０とを、両ボス部の円形状壁面間を離間した状態、すなわち、補助クランク用ボス部６０の外周６０Ａａと回転軸ボス部６１の外周６ｄとは壁面間を離間した状態で近接配置して構成しているので、スクロール流体機械を小型に構成することができる。
また、両ボス部の円形状壁面間を離間した状態で両ボス部を近接配置しているので、両ボス部の円形状壁面間が一体となって肉厚が厚くなり、その厚さに合わせて他の部分の肉厚を厚くして歪対策を行ったり重量が増加することがなく、小型のスクロール流体機械を構成することができる。
【００４２】
図３は図２のＣ−Ｃ矢視図であり、３箇所の補助クランク用ボス部６０のうちボス部６０Ａの裏面には４本の旋回スクロール冷却フィン５ｂ、及び受け部５１を有した冷却フィン５ｃが対応して当接し、ボス部６０Ｂ及び６０Ｃの裏面には３本の冷却フィン５ｂと２本の冷却フィン５ｄ，及び５ｅが対応して当接するように構成される。
尚、前記ボス部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの裏面に当接する旋回スクロールの冷却フィンは図３において上から下に延設してあってもよい。
【００４３】
また、回転軸用ボス部６１の裏面に対応する回転軸用ボス部６１の外周壁を意味する１点鎖線６ｄで囲まれた部分は、中央部に位置する２本の６ｂｈ，６ｂｈ以外は、図２に６ｃで示すように低く、旋回スクロールのラップ空間の圧縮発熱部（斜線部部分）からの旋回スクロールの冷却フィンとは当接せずに冷却空間が形成される。
【００４４】
本実施の形態は、上述のように、旋回スクロールに取り付けられる駆動部材６に、周方向３ケ所に補助クランク用ボス部６０を設け、それぞれの前記補助クランク用ボス部の一隅に前記旋回スクロールとの取り付け孔６０ａを設けているので、補助クランク用ボス部６０の裏面に旋回スクロールの冷却フィンを当接し、前記回転軸用ボス部対応部分の中央部にある冷却フィン６０ｂｈ，６０ｂｈが前記旋回スクロール側の冷却フィン頂部と当接して、取り付け孔６０ａにネジを挿入して旋回スクロールの冷却フィン頂部の取り付け部に取り付けることにより、前記旋回スクロールと駆動部材６は一体化することできる。
【００４５】
その際に、当接部分が３個の補助クランク用ボス部と中央部分であり、固着部分が中央部分から略等距離の補助クランク用ボス部であり、また、前記補助クランク用ボス部の背面とは複数の旋回スクロール用の冷却フィンと当接しているので、旋回スクロールは前記補助クランク用ボス部の背面を広い部分で当接保持することができ、強固に両者を一体化することができる。
【００４６】
そして、図３に示すように、駆動部材６の前記旋回スクロールへの取り付け孔６０ａは、前記回転軸ボス部中心と前記駆動部材中心とを結ぶ線を基準として左右対称位置に２個設けているので、取り付けの確実性が増すとともに、重量バランスも良く、動作が安定する。
【００４７】
上述したように本実施の形態は、前記補助クランク用ボス部の背面に当接する冷却フィンに前記駆動部材の取り付け部を設けているので、別に支柱を設けて該支柱に取り付ける必要はなく、旋回スクロール全体としての重量が軽減される。
【００４８】
また、前記固定スクロールは固定スクロールラップと反対側の面に固定スクロール冷却フィンが設けられるとともに、流体吸入孔と圧縮流体吐出孔とを除いて前記固定スクロール冷却フィンを覆う蓋部材が前記固定スクロールに取り外し可能に配置しているので、前記蓋部材を取り外しスペーサを介して蓋部材を固定スクロールに取り付けることにより固定スクロール側の冷却空間が増加し、冷却効率をさらに向上することができる。
【００４９】
次に、図４、図５及び図６を用いて、チップシール２２及びチップシール溝１７との関係を説明する。螺旋状に形成された固定スクロールラップ４ａの上方先端面にはチップシール溝（凹溝）１７が中央部から外周部に向かって凹設され、該溝内の吐出口４ｄ側から１／３距離ラップ端側に下がった位置に、図４に示すＤ部のごとく突起１７ａ，１７ａを設け、該溝内に相手側摺動面と接触して密閉状態を図るフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール２２が嵌入される。
【００５０】
また、図６に示すように、螺旋状に形成された旋回スクロールラップ５ａの上方先端面にはチップシール溝（凹溝）１８が中央部から外周部に向かって凹設され、固定スクロールラップ４ａと同じようにＦ部のごとく突起１８ａ，１８ａを設け、該溝内に相手側摺動面と接触して密閉状態を図るフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール２２が嵌入される。
【００５１】
これらの突起１７ａ，１７ａ及び１８ａ，１８ａによってチップシール２２は溝１７または１８内に挟持されるので、ラップが形成する密閉空間内に流体が圧縮されても高温によってチップシールが膨張して溝１７または１８の外側に膨出することがない。
【００５２】
次に、図４及び図５を用いて取込み流体の圧縮動作を説明する。図４において、空間Ｒ１は流体吸入口４ｃと連通する連通孔１９と連通しているので、空間Ｒ１が負圧になると常時流体を吸入する。
【００５３】
旋回スクロールラップ５ａの旋回によって、図５に示すように空間Ｔ１への流体の流入を規制した状態で、空間Ｓ１は流体吸入口４ｃと連通する連通孔１９と連通している。旋回スクロールラップ５ａが旋回して図４の状態となると、空間Ｓ１の流体は密閉空間Ｓ２に取り込まれる。
【００５４】
一方、図４において、旋回スクロールラップ５ａが旋回を始めると、空間Ｒ１の流体は、図５に示す空間Ｔ１に流入し始める。そして、流体の流入は旋回スクロールラップ５ａの壁面が対面する固定スクロール溝の壁面に当接して流入が規制されるまで続く。
【００５５】
図５の状態から旋回スクロールラップ５ａが旋回して図４の状態に至ると、Ｓ１空間の流体は密閉空間Ｓ２に、また、空間Ｔ１の流体は密閉空間Ｔ２に取り込まれる。
【００５６】
密閉空間Ｓ２及び密閉空間Ｔ２に取り込まれた圧縮流体は、旋回スクロールラップ５ａの旋回によってＳ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８と圧縮され、また、Ｔ２→Ｔ３→Ｔ４→Ｔ５→Ｔ６→Ｔ７→Ｔ８と圧縮されて、吐出口４ｄから吐出される。
【００５７】
また、本実施の形態は、図８に示すように、固定スクロール部組２８、本体ハウジング部組２９、及びモータハウジング部組３０に分解することができる。
【００５８】
図７は、図１の左側面図である。ナット１５を軸ネジ１６から外すと図８のごとく本体ハウジング（クランク軸ケース）１０側から取り外すことができる。
また、ナット１５を軸ネジ１１から外すと図８のごとく本体ハウジング部組２９はモータハウジング側部組３０から取り外すことができる。
【００５９】
本体ハウジング部組２９は、旋回スクロール５に固着された旋回補助板６に、一端軸３６を回転可能に保持された自転防止機構１４のクランク軸の他端軸３１を回転可能に保持部３５によって保持している。該他端軸３１はベアリングに挿入され、ネジ３２によって抜け止めされ、該ネジ３２はクランク軸カバー３３によって被蓋されている。
【００６０】
よって、クランク軸カバー３３を保持部３５から取り外して、ネジ３２をクランク軸の他端軸３１から取り外すと、旋回スクロール５及び旋回補助板６とが一体となった旋回スクロール部組を本体ハウジング部組２９から取り外すことができる。
【００６１】
また、旋回スクロール部組を本体ハウジング部組２９に取り付けるには、クランク軸の他端軸３１にワッシャ３７を入れてネジ３２を止めることによって旋回スクロール５のスラスト方向の位置調整を行うことができる。自転防止機構保持部３５，ベアリング３８及びワッシャ３７、ネジ３２等で旋回スクロール５の位置調整部材を構成する。
【００６２】
すなわち、クランク軸ケース開放端面１０ｂと旋回スクロール鏡面５ｇを面一に位置調整ができ、クランク軸ケース開放端面１０ｂを超えて旋回スクロール鏡面５ｇが固定スクロール４側に突出して固定スクロール４と組み合わせたときに両者が当接して、旋回スクロール５の旋回駆動の障害となることがない。
【００６３】
また、モータハウジング側部組３０は、モータの回転駆動軸９を保持する支持部１２とモータハウジング１３とで構成され、モータの回転駆動軸９はバランスウエイト部７ｅを有する継手７と嵌合している。この継手７は図９（ａ）に示すようにモータ回転駆動軸９の先端部９ａにはキー溝９ｂが設けられ、該キー溝９ｂには回転止めのキー８が嵌合され、該回転駆動軸の先端部９ａは継手７の開口孔７ｄに挿入して、キー８は継手７のキー溝７ｃに挿入され、ネジ孔７ｂ，７ｂにイモビス２７，２７によって固着される。
【００６４】
よって、イモビス２７，２７を取り外すことによって簡単にモータ回転駆動軸９の先端部９ａから継手７を取り外すことができ、継手７の交換が容易に行われ、旋回スクロール、固定スクロールを形状が異なる組み合わせのスクロール機構を用いた場合には、該スクロール機構の容積が異なり、故にバランスウエイトの重量が異なることとなるが、バランスウエイトの交換を容易に行うことができる。
【００６５】
上述したように本実施の形態は、前記スクロールラップのラップ巻数を同一に設定しながら、前記密閉空間を形成する固定スクロールラップ及び旋回スクロールラップの鏡面からのスクロールラップに全域のラップ高さＨＲを、使用条件に応じて異ならせて構成している。
しかしながら、前記「閉鎖空間」とは、固定スクロール、旋回スクロール、それらに配置したチップシールとによって気密に形成された空間を意味する。よって、これのみに限定されるものではなく、閉鎖空間に流体を取り込むまではラップの高さに制限はない。そして、閉鎖空間として流体が取り込まれた位置にあるラップ高さは、使用条件に応じて異ならせるように構成してもよい。
【００６６】
そして、前記使用条件を第１の使用条件が前記旋回スクロールを駆動する交流モータの電源周波数が６０Ｈｚであり、第２の使用条件が５０Ｈｚである場合、前記ラップ高さを前記使用条件に応じて異ならせることが望ましい。かかる技術手段によると、例えば、第１の使用条件が前記旋回スクロールを駆動する交流モータの電源周波数が６０Ｈｚであり、第２の使用条件が５０Ｈｚである場合、分数比は（６０／５０）＝１．２となり、第２の使用条件が５０Ｈｚのときに第１の使用条件６０Ｈｚに比べて１．２倍の閉鎖空間容積かそれよりも大きい閉鎖空間容積とすればよい。その際に、２倍を超えると交流モータ自体の仕様変更が必要となり、好ましくない。
【００６７】
本実施の形態は、前記ラップが、同一のラップ巻数で、ラップ高さのみが異なるラップを用意し、使用条件に応じて、閉鎖空間容積またはラップ高さを異なる一のラップを選択可能に構成したので、組立工程において、使用条件に応じて選択して組み立てることができる。
【００６８】
また、本実施の形態は、旋回スクロール５と釣り合うバランスウエイト７ｅを複数用意し、使用条件に応じて、前記一のバランスウエイトを選択可能に構成しているので、選択された旋回スクロールに対応したバランスウエイトを組み込むことができる。
【００６９】
そして、前記のいずれの使用条件を選択しても圧縮比が略同じであるために、圧縮効率を良好に得ることができる。
【００７０】
図１０はチップシール及びラップのチップシール溝の形状の他の実施形態を示す図である。吐出口側のチップシールの高さＨ１をスクロール端板外周側のチップシールの高さＨ２より大きくしたものである。（ａ）はＨ２の高さとＨ１の高さを段で接続しているのに対して、（ｂ）は傾斜面で接続したものである。
【００７１】
本実施の形態は、このように構成しているので、モータの回転数を変更するような場合、例えば、５０サイクルの交流電源用のスクロール機構を６０サイクルの交流電源用にする場合は、モータの回転数が速くなり、単位時間当たりのモータ回転数が多くなってチップシールの摩耗が増加する。その摩耗は、高熱が発生する吐出口側に多くなるので、吐出口側のチップシールの高さＨ１をスクロール端板外周側のチップシールの高さＨ２より大きくすることによって摩耗した分を補償するものである。
【００７２】
また、図１０には、前記スクロール端板に植立する端板側のラップ頂面に刻設したチップシール溝１７（１８）が外周側から吐出口側に向かって深さの異なる固定、及び旋回スクロールが開示されているが、チップシール溝の深さの異なる固定、及び旋回スクロールを複数用意し、使用条件に応じて一の固定、及び旋回スクロールを選択可能に構成することによって、使用条件によってチップシール溝の深さの異なる固定、及び旋回スクロールの組み合わせを選択して組み立てることができる。
【００７３】
本実施の形態によると、ラップシール巻数を異ならせることなく、前記閉鎖空間容積を使用条件に応じて異ならせて構成している。そして、「ラップシール巻数を異ならせることなく」とは、スクロールラップ頂面に配置されるチップシールの長さが同じであること、また、スクロールのチップシールをチップシール溝に配置した際に、吐出口側から外周側に向かって配置されたラップに配置されるチップシールの螺旋形状の角度が同じであることを意味する。
【００７４】
すなわち、スクロールラップの巻数は同じで、かつラップ頂面のチップシールの巻数が同じである。よって、圧縮比を異ならせることなく前記閉鎖空間容積を使用条件に応じて異ならせて構成しているので、閉鎖空間への取込流体は初段における取込流体量の割合が異なることがないので、圧縮比が同じで最終圧縮室の圧縮流体の量を異ならせることができる。したがって、旋回スクロールを駆動する交流モータの回転数が変化した場合には、その変化割合に相当するように前記閉鎖空間容積を異ならせることによって圧縮効率のよいスクロール流体機械を提供することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、圧縮比を異ならせることなく前記閉鎖空間容積を使用条件に応じて異ならせて構成しているので、閉鎖空間への取込流体は初段における取込流体量の割合が異なることがないので、圧縮比が同じで最終圧縮室の圧縮流体の量を異ならせることができ、旋回スクロールを駆動する交流モータの回転数が変化した場合には、その変化割合に相当するように前記閉鎖空間容積を異ならせることによって圧縮効率のよいスクロール流体機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図である。
【図２】 スクロールと駆動部材との断面図である。
【図３】 図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】 図１のＡ−Ａ断面図である。
【図５】 図１のＡ−Ａ断面図である。
【図６】 図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】 図１の左側面図である。
【図８】 スクロール流体機械の部分分解図である。
【図９】 継手部分の説明図である。
【図１０】 チップシールの他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
４ 固定スクロール
５ 旋回スクロール
１０ 本体ハウジング
１７，１８ 固定スクロールラップ溝
２２ チップシール（ラップシール）
２８ 固定スクロール部組
２９ 本体ハウジング部組（クランク軸ケース）
３０ モータハウジング部組
Claims (7)
- スクロール端板の外周側から流体を旋回スクロールラップと固定スクロールラップによって形成される閉鎖空間に取込み、閉鎖空間容積を縮小しつつ移動させて圧縮した圧縮流体を中心側の吐出口から吐出するスクロール流体機械において、
前記スクロール流体機械は、固定スクロール部組と本体ハウジング部組とモータハウジング部組とに分解され、前記本体ハウジング部組からは旋回スクロールが形成された旋回スクロール部組が取り外されるように構成され、旋回スクロールおよび固定スクロールのスクロールラップの巻数およびラップ頂面に設けられるチップシールの巻数が同一で圧縮比を変えずにスクロールラップの高さが異なる固定スクロールおよび旋回スクロールを駆動交流モータの電源周波数に応じて選択的に組付け可能に構成し、さらに前記モータの回転駆動軸はバランスウエイト部を有する継手を介して前記旋回スクロールに連結し、前記組付けられる旋回スクロールの形状に対応したバランスウエイトを有した継手に交換可能に構成したことを特徴とするスクロール流体機械。 - 前記電源周波数が５０Ｈｚの場合には、６０Ｈｚの場合に比べて前記ラップ高さを１．２倍に設定したことを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
- 前記電源周波数が５０Ｈｚの場合には、６０Ｈｚの場合に比べて、前記チップシールの吐出口側の高さをスクロール端板外周側に比べて大きくすることを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
- 前記チップシール高さの大きさに応じて前記ラップ頂面に刻設したチップシール溝の深さを異ならせたことを特徴とする請求項３記載のスクロール流体機械。
- 前記旋回スクロールを取り付ける本体ハウジング部組とピンクランク軸を共通部材として設け、前記旋回スクロール端板側からのピンクランク軸端部を保持する保持部を前記本体ハウジング部組に設け、該保持部を介して選択された一の旋回スクロールを前記本体ハウジング部組に一体的に保持したことを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
- 前記本体ハウジング部組の開放側端面と旋回スクロール端面が同一面にあるように設定したことを特徴とする請求項５記載のスクロール流体機械。
- 旋回スクロールのピンクランク軸を前記本体ハウジング部組のピン軸受側に嵌合させるとともに、該ピン軸受側に、旋回スクロールをスラスト方向に移動させる位置調整部材を設け、該位置調整部材によって前記本体ハウジング部組の開放端面と旋回スクロール鏡面を面一に調整可能に構成したことを特徴とする請求項５記載のスクロール流体機械。
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